(57)【要約】【課題】ロボット用クローラにおいて、ゴム生地の伸び防止、ゴムブロックの接続部の強度確保、及び衝撃吸収性能の向上により、信頼性を確保しつつ階段昇降時の走行性の向上を図ること。【解決手段】ロボット用クローラ１００は複数の板状のクローラブロック１の端部１０ａを接続して無端ベルト状に形成されている。クローラブロック１は、長さが数ミクロン程度の短炭素繊維３０を分散して混入したゴム生地で構成されている。クローラブロック１は、板状部１０から一体に突出して幅方向に延びるラグ１１を複数条形成し、各ラグ１１の内部にラグ幅方向に延びる衝撃吸収用空隙１１ａを形成し、長炭素繊維を格子状に編み込んだ長炭素繊維シート２０をクローラブロック１の端部に埋設したものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の板状のクローラブロックの端部を接続して無端ベルト状に形成されたロボット用クローラにおいて、
長さが微小な短炭素繊維を分散して混入したゴム生地で前記クローラブロックを構成し、
前記クローラブロックの板状部から一体に突出して幅方向に延びるラグを複数条形成し、
前記各ラグの内部にラグ幅方向に延びる衝撃吸収用空隙を形成し、
長炭素繊維を格子状に編み込んだ長炭素繊維シートを前記クローラブロックの端部に埋設した
ことを特徴とするロボット用クローラ。
【請求項２】
請求項１に記載のロボット用クローラにおいて、前記各クローラブロックの端部からそれに最も近接する前記ラグの底部中央に至る間に位置して複数の前記長炭素繊維シートを間隔をあけて埋設したことを特徴とするロボット用クローラ。
【請求項３】
請求項１に記載のロボット用クローラにおいて、前記ラグを断面二等辺三角形状に形成し、前記衝撃吸収用空隙を断面円形とし、前記各ラグの底部側で衝撃吸収用空隙の両側に断面円形の階段昇降用空隙を形成したことを特徴とするロボット用クローラ。
【請求項４】
請求項３に記載のロボット用クローラにおいて、前記衝撃吸収用空隙より前記階段昇降用空隙の径を小さくしたことを特徴とするロボット用クローラ。
【請求項５】
請求項３に記載のロボット用クローラにおいて、前記クローラブロックの反ラグ側にガイド突起部を備え、前記ラグの先端部の幅方向一側に凹段部を形成すると共に、前記ガイド突起を前記凹段部のない側にずらして形成したことを特徴とするロボット用クローラ。
【請求項６】
複数の板状のクローラブロックの端部を接続して無端ベルト状に形成されるロボット用クローラの製造方法において、
長さが微小な短炭素繊維をゴム生地に分散して混錬した後、
前記ゴム生地を成形型に充填して、板状部から一体に突出して幅方向に延び且つ内部に幅方向に延びる衝撃吸収用空隙を有するラグを複数条備えると共に、長炭素繊維シートを端部に埋設した前記クローラブロックを成形し、
複数の前記クローラブロックの端部を重ねて接続して無端ベルト状とする
ことを特徴とするロボット用クローラの製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載のロボット用クローラの製造方法において、前記クローラブロックの下半分を成形した後、その下半分のクローラブロックの上に前記長炭素繊維シートを設置し、前記クローラブロックの上半分を一体に成形することを特徴とするロボット用クローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット用クローラ及びその製造方法に係り、特に、一般道の走行に加えて、屋内外の階段昇降にも用いられるロボット用クローラ及びその製造方法に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のゴムクローラとして、特開２００３−３２７１７５号公報（特許文献１）に示されたものがある。このゴムクローラは、外周接地部の左右に長さ方向に所定間隔を置いて形成された接地ラグ間を繋ぐ芯金の埋設位置に配設された中央ラグの進行方向に直角な面を側面視で曲面に形成したものである。かかる構成とすることにより、前後進を繰り返すゴムクローラの駆動時において、スプロケット係合部に近接する中央ラグの進行方向に直角な面が、砂利等の障害物による大きな路面からの抵抗力を受けても、曲面構成によりこれらをいなすことで適度に分散させることができ、中央ラグに早期に剥離が生じることがなく、これに接続された接地ラグに波及することを抑止して寿命を伸ばすことができるようにしたものである。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３２７１７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１を含む従来のゴムクローラにおいては、ゴムクローラを構成するゴム生地がゴム材料のみで形成されているため、ゴムクローラの回転によってゴム生地が伸び、走行性が低下するという問題があった。特に、階段昇降時にゴム生地が伸び易く、階段とのグリップ力が低下し、良好な階段走行性を確保できないという問題があった。また、ゴムクローラを構成するゴムブロックを接続する部分は重ねた状態で他の部分と同一の厚さにする必要があるために、各ゴムブロックの接続部の厚さが薄くなり、階段昇降に必要な接続部分の強度を確保できないという問題があった。さらには、特許文献１のような芯金の埋設位置に配設された中央ラグの曲面のみで、階段昇降時に加わる衝撃を十分に緩和することは難しいという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、走行時におけるゴム生地の伸びを防止し、ゴムブロックの接続部の強度を確保し、衝撃吸収性を向上することにより、信頼性を確保しつつ階段昇降時の走行性の向上を図ることができるロボット用クローラ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するための本発明の第１の態様は、複数の板状のクローラブロックの端部を接続して無端ベルト状に形成されたロボット用クローラにおいて、長さが微小な短炭素繊維を分散して混入したゴム生地で前記クローラブロックを構成し、前記クローラブロックの板状部から一体に突出して幅方向に延びるラグを複数条形成し、前記各ラグの内部にラグ幅方向に延びる衝撃吸収用空隙を形成し、長炭素繊維を格子状に編み込んだ長炭素繊維シートを前記クローラブロックの端部に埋設した構成にしたことにある。
【０００７】
係る本発明の第１の態様におけるより好ましい具体的な構成例は次の通りである。
（１）前記各クローラブロックの端部からそれに最も近接する前記ラグの底部中央に至る間に位置して複数の前記長炭素繊維シートを間隔をあけて埋設したこと。
（２）前記ラグを断面二等辺三角形状に形成し、前記衝撃吸収用空隙を断面円形とし、前記各ラグの底部側で衝撃吸収用空隙の両側に断面円形の階段昇降用空隙を形成したこと。
（３）前記（２）に加えて、前記衝撃吸収用空隙より前記階段昇降用空隙の径を小さくしたこと。
（４）前記（２）に加えて、前記クローラブロックの反ラグ側にガイド突起部を備え、前記ラグの先端部の幅方向一側に凹段部を形成すると共に、前記ガイド突起を前記凹段部のない側にずらして形成したこと。
【０００８】
前記目的を達成するための本発明の第２の態様は、複数の板状のクローラブロックの端部を接続して無端ベルト状に形成されるロボット用クローラの製造方法において、長さが微小な短炭素繊維をゴム生地に分散して混錬した後、前記ゴム生地を成形型に充填して、板状部から一体に突出して幅方向に延び且つ内部に幅方向に延びる衝撃吸収用空隙を有するラグを複数条備えると共に、長炭素繊維シートを端部に埋設した前記クローラブロックを成形し、複数の前記クローラブロックの端部を重ねて接続して無端ベルト状とするようにしたことにある。
【０００９】
係る本発明の第２の態様におけるより好ましい具体的な構成例は次の通りである。
（１）前記クローラブロックの下半分を成形した後、その下半分のクローラブロックの上に前記長炭素繊維シートを設置し、前記クローラブロックの上半分を一体に成形すること。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、走行時におけるゴム生地の伸びを防止し、ゴムブロックの接続部の強度を確保し、衝撃吸収性を向上することにより、信頼性を確保しつつ階段昇降時の走行性の向上を図ることができるロボット用クローラ及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の複数の実施例について図を用いて説明する。各実施例の図における同一符号は同一物または相当物を示す。
（第１実施例）
本発明の第１実施例のロボット用クローラ及びその製造方法を図１から図４を用いて説明する。
【００１２】
まず、第１実施例のロボット用クローラ１００の構成及び機能に関して図１から図３を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施例のロボット用クローラ１００を示す図、図２は第１実施例のクローラブロック１の正面図、図３は第１実施例のクローラブロック１の斜視図である。
【００１３】
ロボット用クローラ１００は、ロボットに取り付けられて使用されるものであり、図１に示すように、複数の板状のクローラブロック１からなっている。具体的には、複数のクローラブロック１の端部をボルトにより接続して無端ベルト状に形成されている。
【００１４】
クローラブロック１は、板状部１０、ラグ１１及びガイド突起１２を備え、１００μm以下の長さが微小な短炭素繊維３０（図２参照）を分散して混入したゴム生地で構成されている。短炭素繊維３０は板状部１０の全体にわたって分散して混入されている。換言すれば、短炭素繊維３０は板状部１０、ラグ１１８（接続用端部１０ａを含む）及びガイド突起１２にわたって分散して混入されている。ゴム生地に短炭素繊維３０を分散して混入したことにより、走行時におけるロボット用クローラ１００の伸びを防止することができ、良好な走行性を得ることができる。特に、ラグ１１に衝撃吸収用空隙１１ａ及び階段昇降用空隙１１ｂを設けた場合には、走行時にラグ１１が伸び易くなるが、その場合でもラグ１１の伸びを防止することが可能である。また、この混入した炭素繊維３０は、ゴムの化学的な物性劣化を起こす性質は持っておらず、圧縮永久歪みや表面の摩擦抵抗力は炭素繊維３０を混入していないものとほぼ同等の性質を保ち、ゴム本来の持つ物性をほとんど損なわないものである。
【００１５】
板状部１０は、平板状に形成され、その一側の面にラグ１１が形成され、他側の面にガイド突起１２が形成されている。板状部１０の両端部には、中央部の厚さの約半分の厚さの接続用端部１０ａが上下対称に形成されている。接続用端部１０ａには複数の接続用孔１０ｂが設けられている。クローラブロック１の接続用端部１０ａを互いに重ね合わせ、接続用孔１０ｂが一致した状態で、接続用孔１０ｂにボルトを通して接続用端部１０ａ間を締結するという、簡単な構造で接続することができる。その接続部分の厚さは、板状部１０の中央部の厚さとほぼ同じ厚さとなり、ロボットに取り付けられて回転するのに支障が生じない厚さとなっている。
【００１６】
ラグ１１は、板状部１０から一体に突出して幅方向に長く延びるように形成され、板状部１０に複数条（図示例では４条）形成されている。このラグ１１は、図２に示す中心線１３を中心とする断面二等辺三角形状に形成されている。ラグ１１を断面二等辺三角形状に形成したことにより、階段昇降時にラグ１１の傾斜面が階段の踏み面と面接触させることができ、階段昇降時のグリップ力を増大させることができる。これによって、階段の走行性を格段に向上することができる。
【００１７】
各ラグ１１の内部には、ラグ幅方向に延びる衝撃吸収用空隙１１ａが形成されている。これにより、ラグ１１に衝撃が加わった場合に、その衝撃を吸収するように衝撃吸収用空隙１１ａが容易に変形することができる。衝撃吸収用空隙１１ａはラグ１１の幅方向に貫通して形成されているので、その成形を容易にしつつ、衝撃吸収性能をこの点からも向上することができる。また、この衝撃吸収用空隙１１ａは中心線１３が中心を通る断面円形に形成されている。これにより、衝撃吸収用空隙１１ａを簡単に成形することができると共に、ラグ１１の前側及び後側の何れの方向からの衝撃も均等に吸収することができる。さらには、上述したように、ラグ１１内には短炭素繊維３０が混入されているので、衝撃吸収用空隙１１ａを設けても、ロボット用クローラ１００の回転走行時におけるラグ１１の伸びを防止することができる。
【００１８】
各ラグ１１の底部側で且つ衝撃吸収用空隙１１ａの両側には、断面円形の階段昇降用空隙１１ｂが形成されている。ロボット用クローラ１００が階段を昇降する際に、階段の角部がラグ１１の傾斜面の根本側に当接すると、この根本側の傾斜面が階段昇降用空隙１１ｂにより容易に凹んで、その上方の傾斜面が階段の踏み面側になじむように変形されて踏み面と面接触することとなり、階段昇降時におけるグリップ力の確保がより確実に可能となる。各ラグ１１の中に大きな円形の衝撃吸収用空隙１１ａと小さな円形の階段昇降用空隙１１ｂとをコンパクトに設けているので、ラグ１１の大きさを適切な大きさとしつつ、各空隙１１ａ、１１ｂの機能を持たせることができる。
【００１９】
各ラグ１１の先端部の幅方向一側には、凹段部１１ｃが形成されている。この凹段部１１ｃを設けたことにより、ロボットを旋回する際に、容易に旋回することができる。かかる構成のロボット用クローラ１００をロボットの両側に対称に取り付けることにより、何れの方向への旋回も容易に行なわせることができる。
【００２０】
各クローラブロック１の端部には、短炭素繊維３０より長い繊維の長炭素繊維を格子状に編み込んだ長炭素繊維シート２０が埋設されている。これにより、ゴムブロック１の接続部の伸びを防止しつつ、強度の増大を図ることができる。そして、複数の長炭素繊維シート２０が各クローラブロック１の端部からそれに最も近接するラグ１１の底部中央に至る間に位置して所定の間隔をあけて埋設されている。これにより、ロボット用クローラ１００としての回転時の変形機能を長炭素繊維シート２０で阻害することなく、クローラブロック１の強度を増大することができる。
【００２１】
クローラブロック１の反ラグ側には、ガイド突起１２が幅方向の一側に偏って形成されている。ガイド突起１２は幅方向に２つ形成されている。ガイド突起１２は各ラグ１１に対して長手方向（回転方向）に一対形成されている。そして、ガイド突起１２はラグ１１の凹段部１１ｃのない側にずらして形成されている。これにより、ロボットを旋回する際に、凹段部１１ｃによる旋回機能を一層有効なものとすることができる。
【００２２】
次に、ロボット用クローラ１００の製造方法を図４を参照しながら説明する。図４は第１実施例のロボット用クローラの製造方法を示すフローチャートである。
【００２３】
ゴム生地に短炭素繊維３０を混練してクローラブロック１の素材とする（ステップＳ１）。この混練りしたゴム生地を成形用下型内に注入し、クローラブロック１の略下半分を成形する（ステップＳ２）。このクローラブロック１の下半分には、板状部１０の下半分とガイド突起１２とが含まれる。次いで、下半分のクローラブロック１の上の所定位置（上述したクローラブロック１の端部からラグ１１の中央部に至る位置）に複数の長炭素繊維シート２０を所定間隔あけて載置する（ステップＳ３）。この成形により、長炭素繊維シート２０はゴム生地内に埋設される。次いで、成形用上型を降下させて成形用下型と組み合わせ、短炭素繊維３０を混練りしたゴム生地を成形型内に注入してクローラブロック１を成形する（ステップＳ４）。次いで、各クローラブロック１の端部１０ａを接続することにより、無端ベルト状のロボット用クローラ１００を完成させる。
【００２４】
係るロボット用クローラ１００の製造方法によれば、上述した機能を有するロボット用クローラ１００が得られる。また、上下一対の成形型でロボット用クローラ１００を製作することができるので、安価に製作することができる。
（第２実施例）
次に、本発明の第２実施例について図５及び図６を用いて説明する。図５は本発明の第２実施例のロボット用クローラの正面図、図６は第２実施例のロボット用クローラの斜視図である。この第２実施例は、次に述べる点で第１実施例と相違するものであり、その他の点については第１実施例と基本的には同一である。
【００２５】
第２実施例では、ラグ１１が板状部１０から略円弧状に突出して形成され、そのラグ１１の内部にラグ１１と相似形の衝撃吸収用空隙１１ａが形成されている。係る第２実施例においても、第１実施例と共通する構成において、同様な効果を奏することができると共に、衝撃吸収性能をより一層良好なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施例のロボット用クローラを示す図である。
【図２】第１実施例のクローラブロックの正面図である。
【図３】第１実施例のクローラブロックの斜視図である。
【図４】第１実施例のロボット用クローラの製造方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施例のロボット用クローラの正面図である。
【図６】第２実施例のロボット用クローラの斜視図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…クローラブロック、１０…板状部、1０ａ…接続用端部、１０ｂ…接続用孔、１１…ラグ、１１ａ…衝撃吸収用空隙、１１ｂ…階段昇降用空隙、１１ｃ…凹段部、１２…ガイド突起、２０…長炭素繊維シート、３０…短炭素繊維、１００…ロボット用クローラ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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